| 【発明の名称】 |
研磨装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】森川 要
【住所又は居所】和歌山県日高郡印南町大字西ノ地１３３３番地アイエムティー株式会社内
【氏名】中田 弘
【住所又は居所】和歌山県日高郡印南町大字西ノ地１３３３番地アイエムティー株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】煩雑な研磨材の加工を行うことなく常に新らしい研磨テープで被研磨材を均一に研磨できながら良好な研磨精度が得られるようにする。
【解決手段】被研磨材の平面部を研磨テープにより研磨する研磨装置。研磨装置本体は、外周面が精密仕上げ加工がされた筒状の回転ドラムとテープリールと研磨テープを巻き取る巻取リールと研磨テープとを備える。回転ドラムは、被研磨材の表面を横断する長さ以上の軸方向長さを有する外周面を備え、外周面に回転ドラム内のテープリールの研磨テープを引き出して回転ドラムの外周面に１周巻きつけた後に挿入されるスリットが軸方向に穿設される。研磨台は、研磨台を回転ドラムに対して回転ドラムの軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機構を備え、研磨台のスライド時に、研磨台上の被研磨材の平面部と回転ドラムに巻かれた研磨テープとを接触させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】研磨台に設置した平板状の被研磨材の平面部を、研磨装置本体に装着した研磨テープにより研磨する研磨装置であって、研磨装置本体は、回転駆動する外周面が平滑に仕上げ加工がされた筒状の回転ドラムと、回転ドラム内に配置される研磨テープが巻かれたテープリールと、同じく回転ドラム内に配置され、テープリールから繰り出された研磨テープを巻き取る巻取リールと、研磨テープとを備え、回転ドラムは、被研磨材の表面を横断する長さ以上の軸方向長さを有する外周面を備えるとともに、外周面に、テープリールから繰り出した研磨テープが引き出され、引き出された研磨テープを回転ドラムの外周面に１周巻きつけた後に挿入されるスリットが軸方向に延びるように穿設され、研磨台は、研磨台を回転ドラムに対して回転ドラムの軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機構を備え、スライド機構による研磨台のスライド時に、研磨台に保持された被研磨材の平面部と回転ドラムの外周面に巻かれた研磨テープとを接触させるように構成していることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】回転ドラムの外周面の硬さがロックウェル硬さ５０以上６０以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨台に設置した平板状の被研磨材の平面部を、研磨装置本体に装着した研磨テープにより研磨する研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、半導体チップを構成するためのシリコンウエハーや、ワープロ、パソコン、テレビなどに用いられる液晶ディスプレイ、そして、半導体チップなどの電子素子を取り付けるためのプリント基板が多数利用されている。
【０００３】シリコンウエハーは、表面を鏡面加工するために研磨する必要があり、液晶ディスプレイについても、製造工程中にガラス表面に付着した異物を除去するためにガラス表面を研磨し、また、プリント基板も、基板に配線を形成するために基板の表面、裏面を仕上げ加工する必要がある。
【０００４】そして、従来からシリコンウエハーなどの板状部材の表面を研磨するに当たっては、ドーナツ形状の砥石による研磨や、円筒表面にダイヤ砥石粒を電着させた電着砥石を用いて研磨する方法がある。
【０００５】しかしながら、ドーナツ形状の砥石により研磨する場合には、所望の研磨精度は得られるが、一度加工物を削ると、砥石の精度および切れ味が低下していくという不具合がある。この砥石の精度を維持するためには、定期的に砥石表面を削り落として新しい面を出す加工作業（ドレッシング）を行わなくてはならず、ドレッシングを行うと砥石の粉塵などが発生して作業環境が悪くなるという不具合が生じる。
【０００６】また、電着砥石を用いて研磨加工をする場合には、電着砥石はステンレス製の筒状体の表面にダイヤ砥石粒を電着させているので、非常に研磨精度が良いという利点があるが、研磨加工を行っているうちに表面の砥粒が脱落したり劣化して砥石の精度および加工能力が低下していくという不具合が生じる。
【０００７】また、電着砥石は、ドーナツ形状の砥石のようにドレッシングが行えないため、電着砥石の研磨精度を維持するためには、筒状体から一旦砥石粒を剥離して新たに砥石粒を再電着させなければならないので、ランニングコストが非常にかかるという不具合がある。
【０００８】そこで、砥石の粉塵発生による作業環境の悪化や、ランニングコストの増加を防止すべく、長尺な研磨テープを用いて研磨する研磨方法が提案されている。
【０００９】この研磨テープによる研磨方法は、研磨テープが巻かれたテープリールと、テープリールから引き出された研磨テープを巻き取る巻取りリールとが回転可能に支持される研磨ヘッド本体を設け、研磨ヘッド本体に、テープリールから巻き取りリールに至るまでの間に研磨テープが掛け渡される押圧部を設けて、研磨テープが掛け渡された押圧部を研磨台に設置した被研磨材に押圧して被研磨材を研磨するようにしている。
【００１０】従来の研磨テープを備えた研磨装置Ａを図８および図９に示すと、この研磨装置Ａは、特開平１１−１９８５９号公報にも記載されているように、研磨テープＢが装着される研磨ヘッド本体Ｃと、研磨ヘッド本体Ｃを支持する支持部材Ｄと、研磨ヘッド本体Ｃの下方に設置され被研磨材が装着される研磨台（図示せず）とを備えている。
【００１１】そして、従来の研磨装置Ａは、研磨ヘッド本体Ｃを支持部材Ｄに対して研磨台の面と直交する線を軸線として回転させながら、研磨ヘッド本体Ｃに装着された研磨テープＢを研磨台上に設置された被研磨材の表面に接触させて研磨するように構成されている。
【００１２】さらに、研磨ヘッド本体Ｃは、研磨テープＢを複数の走行ローラーＥで走行させながら被研磨材を研磨するようにもなっており、研磨ヘッド本体Ｃの内部に、研磨テープＢが巻かれたテープリールＦと、テープリールＦから引き出された研磨テープＢを巻き取る巻取りリールＧとを設け、研磨テープＢをテープリールＦから所定の走行速度で引き出して、研磨ヘッド本体Ｃの下端に設ける押え付けローラーＥ１を通過させた後、巻取りリールＧに巻き取るようになっている。
【００１３】従来の研磨テープを用いた研磨装置Ａでは、研磨テープＢを押え付けローラーＥ１（押圧部）により研磨台上に設置される被研磨材に接触させておいて、研磨テープＢを走行させながら、研磨ヘッド本体Ｃ回転させることにより、被研磨材の表面を自動的に研磨するようにしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図８及び図９に示す研磨装置Ａは、テープリールから巻取りリールへと研磨テープを巻取りながら研磨するようにしているため、常に新しい研磨テープ面を供給しながら研磨することができるので、常に同じ条件で研磨することができるという利点があり、しかも、砥石や電着砥石のように砥石の表面をドレッシングしたり再電着を行うという煩雑な作業をする必要がなくなるとともに、作業環境も清潔な状態にすることができるという利点もある。
【００１５】しかしながら、研磨テープによる研磨では、研磨テープを押圧部である押え付けローラーＥ１で被研磨材に押えつけながら研磨するようにしており、また、研磨ヘッド本体Ｃを回転させながら研磨するようにしているため、押え付けローラーＥ１に掛け渡される研磨テープのローラーＥ１からの位置ズレを防止する上で、押え付けローラーＥ１は、表面の比較的軟らかいゴムまたはスポンジ等の弾性体により構成している。
【００１６】したがって、研磨テープを押圧する押え付けローラーＥ１の表面がやわらかいため、押え付けローラーＥ１による研磨テープの被研磨材への押え付け力が十分得られず、研磨テープによる被研磨材の加工精度が十分得られない場合が生ずる。
【００１７】さらに、研磨ヘッド本体Ｃそのものを研磨台の設置面と直交する軸を中心に回転させながら研磨するようにしているため、回転による研磨テープへの負担を少なくするために研磨テープのテープ幅を大きくすることができない。従って、研磨テープを一回転させる間に研磨できる研磨面積が小さく、研磨テープを一回転させる間の研磨面積より面積の大きい被研磨材では、研磨の際に研磨むらが生じる虞がある。
【００１８】以上の問題に鑑み、本発明は、砥石のドレッシングなど煩雑な研磨材の加工を行うことなく、常に新らしい研磨テープで被研磨材を均一に研磨できながら、良好な研磨精度が得られる研磨装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載の発明は、研磨台に設置した平板状の被研磨材の平面部を、研磨装置本体に装着した研磨テープにより研磨する研磨装置であって、研磨装置本体は、回転駆動する外周面が平滑に仕上げ加工がされた筒状の回転ドラムと、回転ドラム内に配置される研磨テープが巻かれたテープリールと、同じく回転ドラム内に配置され、テープリールから繰り出された研磨テープを巻き取る巻取りリールと、研磨テープとを備え、回転ドラムは、被研磨材の表面を横断する長さ以上の軸方向長さを有する外周面を備えるとともに、外周面に、テープリールから繰り出した研磨テープが引き出され、引き出された研磨テープを回転ドラムの外周面に１周巻きつけた後に挿入されるスリットが軸方向に延びるように穿設され、研磨台は、研磨台を回転ドラムに対して回転ドラムの軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機構を備え、スライド機構による研磨台のスライド時に、研磨台に保持された被研磨材の平面部と回転ドラムの外周面に巻かれた研磨テープとを接触させるように構成した。
【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、回転ドラムの外周面の硬さをロックウェル硬さ５０以上６０以下となるようにした。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明にかかる研磨装置の全体構成図を図１および図２に示す。研磨装置は、平板状の下部支持板１１と、下部支持板１１の上部四隅に取り付けられる４本の支柱フレーム１２と、４本の支柱フレーム１２の上部位置で支持される上部支持板１３とを有する支持部材１を備えている。
【００２２】支持部材１の上部支持板１３の上面には、研磨テープＴが走行可能に装着される回転ドラム３を有する研磨装置本体２と研磨台６とが設置されており、下部支持板１１の上には、回転ドラム３を回転駆動させるためのドラム回転用モータ５が配設されている。
【００２３】研磨装置本体２は、図３に示すように、筒状の回転ドラム３と、回転ドラム３内に配置される研磨テープＴが巻かれたテープリール４１及びテープリール４１から繰り出された研磨テープＴを巻き取る巻取リール４２と、巻取リール４２を回転させるリール回転用モータ４３と、長尺な研磨テープＴを備えている。
【００２４】テープリール４１と巻取リール４２は、図４に示すように、テープリール４１の軸４１ａと巻取リール４２の軸４２ａが回転ドラム３の回転軸心ａと平行するように回転ドラム３内の支持壁３１，３１に回転可能に支持されている。
【００２５】回転ドラム３は、焼き入れされたステンレス鋼により形成されており、その外周面を鏡面にするため、研磨により外周面は精密仕上げ加工をしている。さらに、外周面の軸方向長さは、被研磨材Ｗの表面を横断する長さ以上で、研磨テープＴのテープ幅以上の長さとなるように形成されている。また、回転ドラム３の外周面の硬さは、ロックウェル硬さで５０以上６０以下となるようにしている。
【００２６】研磨テープＴは、図１に示すように、被研磨材Ｗの表面を横断する長さ、例えば、シリコンウエハーならば直径、プリント基板であれば一辺の長さよりも長いテープ幅（Ｌ）を有するものを使用している。
【００２７】そして、図３、図５から図７に示すように、回転ドラム３の外周面に２層に重ねあわされた研磨テープＴが挿通可能な軸方向に延びるスリット３２を形成しており、スリット３２の軸方向長さは、研磨テープＴのテープ幅よりも長くなるよう形成している。
【００２８】本実施形態では、テープリール４１から繰り出された研磨テープＴを回転ドラム３のスリット３２から引き出して回転ドラム３の外周面に巻きつけるように一周させた後、スリット３２に挿入して巻取リール４２に巻回するようにしている。なお、回転ドラム３の外周面に巻かれた研磨テープＴは弛まないように、テープリール４１と巻取リール４２とによる張力で常に外周面に密着状態となるようにしている。
【００２９】さらに、研磨装置本体２は、回転ドラム３の軸方向両端側に設ける回転軸部３３，３３を介して回転ドラム３を回転可能に支持する軸受部４４，４４を備えており、さらに、回転ドラム３の一方の回転軸部３３（図１および図２において左側）の軸端部に、軸受部４４から露出させた状態で接続される第１プーリー４５を設けている。
【００３０】この第１プーリー４５と、下部支持板１１の上に配設されるドラム回転用モータ５の駆動軸軸端に設ける第２プーリー５１とに第１エンドレスベルト５２を掛け渡して、ドラム回転用モータ５の回転駆動により第２プーリー５１、第１エンドレスベルト５２、第１プーリー４５を介して、回転ドラム３を回転するようにしている。
【００３１】なお、回転ドラム３内には、研磨テープＴを走行させるためのリール回転用モータ４３を配設しているが、回転ドラム３の回転に支障がないよう、回転ドラム３の軸方向端部に設ける回転軸部３３（図４において右側）を筒状に形成して、回転軸部３３の筒内部にリール回転用モータ４３を駆動させるためのリード線（図示せず）を挿通させて回転ドラム３の外部に取り出すようにしている。
【００３２】研磨台６は、図１、図２に示すように、シリコンウエハーなどの被研磨材Ｗを設置するための設置面６１を有する移動台６２と、移動台６２の下面側に配設され、移動台６２を回転ドラム３に対して回転ドラム３の軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機構７とを備えている。
【００３３】なお、設置面６１には図示していないが被研磨材Ｗの位置ズレを防止するための密着シートが固定されている。密着シートは表面に樹脂コーティングをして摩擦抵抗を大きくしているものを使用している。
【００３４】研磨台６に設けるスライド機構７は、上部支持板１３に固定される２本の移動用レール部材７１と、移動台６２の下面に固定される支持棒６３の下端に固定される支持板７２の下面に固定され、移動用レール部材７１に摺動可能に嵌め合わされる嵌合部材７３と、移動用レール部材７１と平行して延びるネジ軸７４ａを備えるボールネジ７４と、ネジ軸７４ａを回転駆動させるためのボールネジ駆動用モータ７５とを備えている。
【００３５】ボールネジ７４は、ネジ軸７４ａに嵌合されるナット部７４ｂを備えており、このナット部７４ｂは、支持板７２に固定されている。
【００３６】ネジ軸７４ａの一端部には第１スライド用プーリー７６が取り付けられ、ボールネジ駆動用モータ７５の軸端部に第２スライド用プーリー７７が取り付けられ、これら第１スライド用プーリー７６と第２スライド用プーリー７７とに第２エンドレスベルト７８を掛け渡している。
【００３７】そして、ボールネジ駆動用モータ７５の回転駆動によりボールネジ７４のネジ軸７４ａを回転させ、この回転によりナット部７４ｂを軸方向に移動させて、ナット部７４ｂが固定される支持板７２を移動用レール部材７１に沿ってネジ軸７４ａの軸方向に摺動させるようになっている。
【００３８】また、支持棒６３の長さによって移動台６２の下面と支持板７２との間に形成される空間部には、移動台６２を支持板７２に対して回転ドラム３の回転軸と平行する方向に移動させる位置調整機構６４を設けている。
【００３９】この位置調整機構６４は、移動台６２に設置された被研磨材Ｗの回転ドラム３の外周面に対する位置を調整するためのものである。
【００４０】そして、本実施の形態では、研磨装置本体２の回転ドラム３の外周面に巻回された研磨テープＴと、研磨台６の設置面６１に設置された被研磨材Ｗの表面とを接触させるように、研磨台６の設置面６１の高さと、回転ドラム３の外周面の下部の高さとを設定して、回転ドラム３を回転させながら、研磨台６をスライドさせて被研磨材Ｗを研磨するようになっている。
【００４１】具体的には本実施形態の研磨装置による被研磨材の研磨またはクリーニングは図５から図７に示すように次のように行われる。
【００４２】なお、図５から図７において、説明を簡単に行うため、研磨台６は、図１および図２示すものと異なり、移動台６２の下面に嵌合部材７３を直接固定した簡略化したものを示している。
【００４３】まず、図５に示すように、研磨台６の移動台６２を回転ドラム３よりも手前で設置面６１が完全に現れる位置までスライドさせておき、シリコンウエハーなどの平坦な被研磨材を研磨台６の設置面６１上に配置し、回転ドラム３を回転駆動させる。
【００４４】そして、図５の状態から図６の状態、そして、図７の状態の順に回転ドラム３を回転させながら、移動台６２を回転ドラム３の下方を通過するようにスライドさせていく。
【００４５】本実施の形態では、研磨テープＴを支持する回転ドラム３の外周面の軸方向長さを被研磨材Ｗを横断する長さ以上としていることから、研磨テープＴのテープ幅も被研磨材Ｗを横断する長さ以上とすることができる。その結果、移動台６２の一方向のスライドによって、移動台６２上の被研磨材Ｗの表面を、回転ドラム３への進出方向先端部から後端部にかけて連続して、被研磨材Ｗの全面を一度に研磨することができ、均一な研磨を行うことができる。
【００４６】さらに、回転ドラム３の回転駆動と同時に、リール回転用モータ４３を駆動させて、巻取リール４２を回転駆動させる。巻取リール４２の回転駆動により、新しい研磨テープＴがテープリール４１から引き出されて回転ドラム３の外周面に沿って走行されながら巻取リール４２に巻き取られて、テープリール４１から未使用の研磨テープＴが回転ドラム３の外周面に引き出される。
【００４７】かくして、常に供給される新しい研磨テープＴによって被研磨材Ｗの研磨またはクリーニングが成し遂げられることになるので、研磨ムラをより少なくすることができる。
【００４８】さらに、研磨テープＴは、表面が固く鏡面に精密仕上げがなされた回転ドラム３の表面に支持されているので、回転ドラム３の表面で研磨テープＴが被研磨材Ｗに向けて均一に十分な力で押圧されることとなることから、高い加工精度で研磨できる。
【００４９】以上のように、本実施の形態の研磨装置によれば、硬く平滑性の良好な外周面で、被研磨材Ｗの平面を横断する長さ以上を有した軸方向長さの回転ドラム３を用いるとともに、研磨台６を回転ドラム３の回転軸心と直交する方向にスライドさせる構成としているので、連続走行させる研磨テープＴのテープ幅を被研磨材Ｗの平面を横断する長さ以上を有するものを用いて被研磨材Ｗを一度に研磨することができるとともに、研磨テープＴを支持する回転ドラム３により研磨テープＴを被研磨材Ｗに押圧する力も均一で十分なものが得られる。
【００５０】その結果、従来の砥石のように作業環境が悪化することなく、かつ、電着砥石のような加工能力の低下およびランニングコストの増加も防止できながら、均一で十分な押し付け力で研磨テープによる加工精度の良好な研磨を行うことができる。
【００５１】さらに、回転ドラム３の外周面の硬さをロックウェル硬さ５０以上６０以下としているので、外周面の平滑性を維持でき、回転ドラム３の耐久性を向上できる。
【００５２】また、本実施の形態では、回転ドラムの外周面は、焼き入れされたステンレス鋼により形成したが、回転ドラムの外周面は、平滑性が良好で非常に硬い面であれば、金属のほかに硬質の合成樹脂やゴムで構成してもよい。合成樹脂やゴムをライニング加工する場合でも、その表面は平滑面となるように研磨による仕上げ加工を行う。
【００５３】
【発明の効果】このように、本発明は、研磨装置本体は、回転駆動する外周面が平滑に仕上げ加工がされた筒状の回転ドラムと、回転ドラム内に配置される研磨テープが巻かれたテープリールと、同じく回転ドラム内に配置され、テープリールから繰り出された研磨テープを巻き取る巻取りリールと、研磨テープとを備え、回転ドラムは、被研磨材の表面を横断する長さ以上の軸方向長さを有する外周面を備えるとともに、外周面に、テープリールから繰り出した研磨テープが引き出され、引き出された研磨テープを回転ドラムの外周面に１周巻きつけた後に挿入されるスリットが軸方向に延びるように穿設され、研磨台は、研磨台を回転ドラムに対して回転ドラムの軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機構を備え、スライド機構による研磨台のスライド時に、研磨台に保持された被研磨材の平面部と回転ドラムの外周面に巻かれた研磨テープとを接触させるように構成したから、連続走行させる研磨テープのテープ幅を被研磨材の平面を横断する長さ以上を有するものを用いて被研磨材を一度に研磨することができるとともに、回転ドラムにより研磨テープを被研磨材に押圧する力も均一で十分なものが得られる。
【００５４】その結果、従来の砥石のように作業環境が悪化することなく、かつ、電着砥石のような加工能力の低下およびランニングコストの増加も防止できながら、均一で十分な押し付け力で研磨テープによる加工精度の良好な研磨を行うことができる。
【００５５】さらに、回転ドラムの外周面の硬さをロックウェル硬さ５０以上６０以下とすることにより、外周面の平滑性を維持でき、回転ドラムの耐久性を向上できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９７１１１４７５
【氏名又は名称】アイエムティー株式会社
【住所又は居所】和歌山県日高郡印南町大字西ノ地１３３３番地
【識別番号】３９００３７１６５
【氏名又は名称】日本ミクロコーティング株式会社
【住所又は居所】東京都昭島市武蔵野３丁目４番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年９月１０日（２００１．９．１０） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−８０４４８（Ｐ２００３−８０４４８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年３月１８日（２００３．３．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２７３５００（Ｐ２００１−２７３５００） |
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